[发明专利]强化MEC生物阴极自养处理含氮/硫废水的方法

说明书

本发明公开了强化MEC生物阴极自养处理含氮/硫废水的方法。发明人通过实验发现，在使用双极膜作为分隔膜的MEC处理含氮废水的过程中，通过向阴极通入少量CO₂，可以出人意料地显著提高含氮/硫废水的处理速率，同时可以进一步稳定阴极液的pH，显著提高电极生物膜生物活性，有利于长期稳定地高效处理含氮/硫废水。

技术领域

本发明涉及一种污水的处理方法，具体涉及强化MEC生物阴极自养处理含氮/硫废水的方法，特别涉及强化MEC生物阴极自养处理硝酸/硫酸盐废水的方法。

背景技术

近年来，含氮和含硫废水，特别是含硝酸盐/硫酸盐的废水污染日益严重，对环境和人体健康造成极大危害。电极生物膜自养反硝化是将电化学与生物膜法结合的新型反硝化工艺，弥补废水硝化过程中碳源不足的问题，引起人们的广泛关注。而硫酸盐废水中一般缺乏有机物，一般生物处理过程中需要额外添加电子供体，增加处理成本。因而，基于自养型硫酸盐还原菌（Sulfate Reducing Bacteria，SRB）的生物修复技术已引起人们的广泛关注。

微生物电解池（Microbial Electrolysis cell，MEC）自养生物阴极处理废水一种高效、低耗环保的废水处理工艺。但是由于分隔膜对质子透过效率有限，常规MEC阳极氧化有机物产生的质子，易使阳极pH下降。同时由于阴极在硝酸盐还原过程中会消耗大量质子，而阳极透过来的质子难以满足阴极反硝化对质子的需求，常规MEC运行过程中阴极pH会上升。常规MEC在处理硝酸盐废水过程中面临的电极液pH波动的问题严重抑制了阴阳极生物膜的活性，从而降低了MEC阴极反硝化的性能。MEC在处理硫酸盐废水也存类似的问题。

双极膜电渗析(Bipolar Membrane Electrodialysis， BMED)技术是一种新型的膜分离技术，双极性膜由一层阴离子交换膜和一层阳离子交换膜组合而成，在直流电场作用下，将水解离为OH⁻和H⁺。因此，以双极膜为分隔膜构建的新型双极膜-微生物电解池理论上能原位稳定电极液的pH，完美解决常规MEC处理硝酸盐废水过程中阴阳极液pH的波动问题，增加电极生物膜的生物电化学活性，满足生物阴极反硝化对质子的需求。另外，相比单极膜，双极膜更能稳定微生物电解池阴阳极液的电导率，增加系统的稳定性。然而，双极膜的价格更为昂贵，使用成本较高。同时，相比常规单极膜，一般认为双极膜增加了系统的内阻，不利于提高系统的产电性能。虽然双极膜可以在一定程度上维持MEC电极液的pH和电导率，但在含氮/硫废水的处理中有待进一步研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的至少一种不足，提供一种强化MEC生物阴极自养处理含氮或含硫废水的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种强化MEC生物阴极自养处理含氮/硫废水的方法，所述MEC包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间使用双极膜分隔，MEC的阳极附着有产电微生物，MEC的阴极附着自养硝酸盐还原菌或自养型硫酸盐还原菌，含氮或含硫废水被导入阴极室处理，在MEC运行处理含氮或含硫废水的过程中，间断向阴极室通入CO₂气体。

在一些实例中，所述MEC的阴阳极两端外加有直流电源。

在一些实例中，所述直流电源的电压不低于0.8 V。

在一些实例中，所述述直流电源的电压为0.8～1.2 V。

在一些实例中，所述CO₂气体的通气间隔为1～3天。

在一些实例中，以CO₂计，所述CO₂气体的每次通气量1.5～6 L/L阴极液。

在一些实例中，所述CO₂气体中CO₂的含量不低于20 v/v%，且不含有O₂及对微生物有毒的气体。